Tendencias_e_Desafios_Na_Producao_De_Car

•

I E De Santander

Ed Gar mayor

26/02/2024

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Energias Renováveis

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Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão. Paranaguá, PR, v.6, n.2, p. 338-01, 338-23, 2021.
DOI: 10.21575/25254782rmetg2021vol6n21473

TENDÊNCIAS E DESAFIOS NA PRODUÇÃO DE “CARNE
LIMPA”: UMA REVISÃO UTILIZANDO A METHODI ORDINATIO
TRENDS AND CHALLENGES OF “CLEAN MEAT” PRODUCTION: A
REVIEW USING METHODI ORDINATIO

Mayara Scheffer1

Alessandra C. Novak Sydney2

Sabrina Ávila Rodrigues3

Resumo: Os sistemas de produção e consumo de carne são alvos de estudos, críticas e
questionamentos há mais de uma década. A tendência crescente de consumo de carne
acompanhada do aumento da população mundial sugere a busca por alternativas para os
sistemas produtivos convencionais de alimentos para que, no futuro, segurança e qualidade
nutricional sejam garantidos a população. Neste contexto, as carnes cultivadas em laboratório,
também chamadas de “carne in vitro” ou “carne limpa”, fazem parte de um novo campo de estudo
que pretende atrair consumidores mais críticos com relação aos danos ambientais da produção
convencional. Esta revisão sistemática de literatura foi elaborada utilizando a Methodi Ordinatio
para obtenção dos artigos de maior relevância sobre o tema considerando fatores como o
número de citações, ano de publicação e fator de impacto. Os dados foram extraídos das bases
de dados Science Direct, Scopus e Web of Science e a seguinte combinação de palavras-chave
e operadores booleanos foi utilizada (“in vitro meat” OR “cultivated meat” OR “cultured meat”)
AND (“sustainability” OR “food security”). As 20 publicações resultantes foram gerenciadas
utilizando o Mendeley e uma análise de tendência baseada na recorrência de palavras-chave foi
feita utilizando o VOSviewer. Os resultados forneceram um panorama sobre os principais drivers
de consumo de carne, um breve histórico sobre as carnes in vitro e suas principais técnicas de
produção. Mesmo com o avanço da tecnologia, a indústria da “carne limpa” ainda enfrenta alguns
entraves com relação ao uso de matérias-primas livres componentes animais para o cultivo, o
custo e a palatabilidade do produto final, a produção em larga escala, além da comprovação da
sustentabilidade ambiental do processo. A carne in vitro é, portanto, uma área de fronteira da
biotecnologia, o que propicia um campo amplo para o desenvolvimento de pesquisas e de novas
técnicas para se tornar um produto palpável.

Palavras-chave: Carnes in vitro. Sustentabilidade. Segurança alimentar. Agricultura celular.
Inovação.

Abstract: Meat production systems and consumption are targets for studies, criticism and
questions for more than a decade. The increasing trend in meat consumption accompanied by

1 Mestranda em Biotecnologia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR – Câmpus
Ponta Grossa), mayscheffer25@gmail.com
2 Doutora em Processos Biotecnológicos, Universidade Federal do Paraná (UFPR),
alessandrac@utfpr.edu.br
3 Doutora em Ciência e Tecnologia Agroindustrial, Universidade Federal de Pelotas (UFPel),
sabrinaavila@professores.utfpr.edu.br
https://orcid.org/0000-0002-4034-0021
https://orcid.org/0000-0001-5383-6651
https://orcid.org/0000-0003-2616-169X

Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão. Paranaguá, PR, v.6, n.2, p. 338-01, 338-23, 2021.
DOI: 10.21575/25254782rmetg2021vol6n21473

the increase of world’s population suggest the search for alternatives to conventional food
production systems so that, in the future, nutritional security and quality are guaranteed to the
population. In this context, meat cultivated in laboratories, also called “in vitro meat” or “clean
meat”, are part of a new field of study that aims to attract most critical consumers regarding to
environmental damage of conventional production. This systematic literature review was
elaborated using Methodi Ordinatio in order to obtain the highest relevant research papers on this
subject considering factors such as number of citations, year of publication and impact factor. The
data was extracted from Science Direct, Scopus and Web of Science databases and the following
keywords and Boolean operators’ combination were used (“in vitro meat” OR “cultivated meat”
OR “cultured meat”) AND (“sustainability” OR “food security”). The resulting 20 publications were
managed using Mendeley and a trend analysis was performed based on the keywords’
reoccurrence using VOSviewer. The results provided an overview about the main meat
consumption drivers, a little record about in vitro meat and its main production techniques. Even
with the technological advances, “clean meat” industry still faces some drawbacks regarding to
the animal component-free cell culture media, the costs and palatability of the ending product, the
large-scale production, besides the process environmental sustainability proof of concept.
Therefore, in vitro meat is a frontier area in biotechnology, what can provide a broad field to
research development and new techniques to turn the product into something tangible.

Keywords: In vitro meat. Sustainability. Food security. Cellular agriculture. Innovation.

Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão. Paranaguá, PR, v.6, n.2, p. 338-01, 338-23, 2021.
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1 INTRODUÇÃO

O tema alimentação e os hábitos de consumo de alimentos certamente
atingem toda a população mundial. Todos precisam se alimentar independente
de idade, gênero, raça, classe social ou localização geográfica, mas a forma,
quantidade, frequência e variedade como este processo acontece é influenciado
por diversos fatores os quais podem ser técnicos, econômicos, sociais,
nutricionais, culturais ou sensoriais. A produção e consumo dos alimentos
impacta a sociedade de diversas maneiras e por isto, ao longo do tempo, é
comum surgirem controvérsias acerca de determinados alimentos e com a carne
não poderia ser diferente. O consumo elevado de carne pode acarretar doenças
ou trazer impactos irreversíveis ao meio ambiente? Quais as tendências de
substituição das proteínas animais por proteínas alternativas na alimentação?
Estamos perto de uma solução técnica e comercialmente viável para uma carne
“mais limpa”? Pensando nestas perguntas procuramos conhecer mais este tema
contextualizando o cenário atual e apontando perspectivas futuras.
O cenário atual, no qual grande parte da população mundial encontra-se
em quarentena devido a pandemia do novo corona vírus tem causado, além de
impactos severos à saúde humana, impactos econômicos significativos nas
cadeias produtivas e de serviços, sendo a produção de alimentos uma das
principais afetadas (GALANAKIS, 2020). Somado a isto, a preocupação com o
acesso, a segurança e a qualidade nutricional dos alimentos tem aumentado,
tendo em vista o fato da população mundial estimada para o ano de 2050 ser de
cerca de 10 bilhões de habitantes, ou seja, 25% maior que a população atual
(BAHADUR KC et al., 2018).
A FAO (Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a
Agricultura) estima um aumento de 76% no consumo de carne até a metade do
século (ALEXANDRATOS, NIKOS ; BRUINSMA, 2012). Segundo pesquisas, a
demanda tem crescido nos últimos anos impulsionada por uma nova “percepção
de bem-estar social” e de um maior poder aquisitivo da população,
principalmente nos países em desenvolvimento, e por consequência a utilização
de recursos para a sua produção também aumenta (ODEGARD; VAN DER
VOET, 2014; VAN VUUREN et al., 2018).

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Há evidências da correlação entre consumo de carnes e a renda média
da população. Em países de renda alta, o consumo se encontra em um platô nos
últimos anos e em alguns deles apresenta tendência de queda, evidenciado pela
busca e pela disponibilidade de fontes alternativas de proteínas, enquantonos
países de renda média esse consumo tem aumentado drasticamente (CHARLES
J. GODFRAY et al., 2018). Em países onde há uma densidade populacional mais
elevada, se observa ainda, a busca por fontes não convencionais de proteína
animal, em condições geralmente inseguras (GALANAKIS, 2020). No Brasil,
segundo as “Projeções do Agronegócio” publicadas pelo Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), o consumo de carnes bovina,
suína e de frango sofrerão um aumento de 10,4, 24,2 e 27,6%, respectivamente,
até o ano de 2030 (MAPA, 2020).
Apesar da carne ser uma boa fonte de energia e possuir em sua
composição diversos nutrientes necessários para uma dieta equilibrada, como
proteínas, ferro, zinco e vitamina B12, o elevado consumo principalmente de
carne vermelha ou processada, pode estar associado ao surgimento de várias
doenças, como diabetes, problemas cardiovasculares e até alguns tipos de
câncer sobretudo se estiver associado ao tabagismo ou consumo de álcool, por
exemplo (CHARLES J. GODFRAY et al., 2018). As dúvidas acerca de
informações nem sempre verdadeiras disseminadas sobre o uso de antibióticos
e hormônios de crescimento nos animais também é outro ponto que causa certa
preocupação entre as pessoas que buscam uma dieta livre de proteínas animais
(VAN DER WEELE et al., 2019).
Além da segurança alimentar, as questões envolvendo o meio ambiente
e a conservação da biodiversidade também são pertinentes, sendo a pecuária
apontada como uma das atividades com maior emissão de gases do efeito estufa
e responsável pelo uso extensivo de recursos finitos, como solos e água
(MACHOVINA; FEELEY; RIPPLE, 2015). O bem-estar animal é outro fator que
causa forte apelo, principalmente pelo surgimento de campanhas de
conscientização contra crueldade animal ao redor no mundo (KADIM et al.,
2015).

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As questões apontadas podem ser classificadas como os principais
“drivers” envolvendo a produção e consumo de carne na atualidade e encontram-
se resumidos na Figura 1.

Figura 1 – Principais drivers envolvendo a produção e consumo de carne

Fonte: Autoria própria (2020)

Diante de um cenário de possível escassez de recursos naturais e tendo
em vista que a produção de alimentos pode se tornar insuficiente para abastecer
a população no futuro do modo como produzimos, é indispensável se pensar em
novas estratégias para garantir que toda a população tenha acesso a alimentos
de qualidade. Em 2015, a ONU (Organização das Nações Unidas) preconizou
os 17 Objetivos do Desenvolvimento Sustentável, dos quais pelo menos 3 deles
estão associados com a busca de novas alternativas, seguras, eficientes e
sustentáveis de se produzir alimentos (BAHADUR KC et al., 2018).
Neste contexto, há uma série de substitutos a proteína animal ganhando
o mercado nos últimos anos, como produtos a base de soja (tofu e proteína
texturizada de soja), de glúten de trigo (“Seitan”) ou de micoproteínas (“Quorn”).
Estes alimentos se baseiam em dietas inteiramente constituídas por plantas, as
quais nem sempre satisfazem ao paladar ou atendem às expectativas dos
consumidores em busca da redução do consumo de carne (HOCQUETTE,
2016). As carnes cultivadas em laboratório (também chamadas de “carne limpa”)
surgem como uma alternativa para quem não deseja eliminar totalmente o
consumo de carne da sua alimentação mas procura por hábitos de consumo
mais conscientes e sustentáveis (TUCKER, 2014).
Segurança
alimentar
Bem-estar
animal
Preocupação
ambiental
Saúde pública
e doenças
Principais drivers
envolvendo a
produção e
consumo de carne

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Esta revisão sistemática de literatura tem como objetivo sintetizar as
informações de pesquisa mais relevantes envolvendo a produção de “carne
limpa” ao analisar os seus avanços e desafios nos últimos anos.

2 METODOLOGIA

A Methodi Ordinatio se trata de uma metodologia multicritério de avaliação
de artigos, utilizada para selecionar os trabalhos mais relevantes sobre um
determinado tema através da equação InOrdinatio, relacionando fatores como
número de citações, fator de impacto e ano de publicação, e a partir disto pode-
se criar um ranking com os artigos de maior impacto para construção de uma
revisão sistemática de literatura (PAGANI; KOVALESKI; RESENDE, 2015).
A pesquisa foi conduzida em três bases de dados distintas, Science
Direct, Scopus e Web Of Science, as quais foram escolhidas por retornarem com
um número adequado de artigos a partir de pesquisa prévia e por serem
utilizadas amplamente para busca de artigos científicos na biotecnologia. Foram
utilizadas as seguintes combinações de palavras-chaves e operadores
booleanos: (“in vitro meat” OR ”cultivated meat” OR “cultured meat”) AND
(“sustainability” OR “food security”), sem delimitação de tempo e buscando
apenas por artigos científicos de periódicos. Ao final da pesquisa obteve-se 123
resultados na Science Direct, 293 na Scopus e 39 na Web of Science. Após uma
etapa de filtragem realizada em um gerenciador gratuito de referências
(Mendeley) foram excluídos as duplicatas e os trabalhos que não possuíam
afinidade com o tema baseado no título, resumo e palavras-chave, restando 102
artigos.
A seguir, foi aplicada a equação InOrdinatio em uma planilha
considerando o fator de impacto (Journal Citation Reports – JCR) de cada
revista; o ano de publicação e o número de citações dos artigos, obtidos pelo
Google Scholar em 25 de julho de 2020; e o fator “α”, definido como 5 para
balancear a equação com relação ao ano de publicação dos artigos, já que se
fazia necessário avaliar os avanços obtidos com o passar dos anos (PAGANI;
KOVALESKI; RESENDE, 2015).

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O software VOSviewer foi utilizado para construção de um mapa visual
buscando analisar a recorrência das palavras-chave encontradas na pesquisa
nas bases de dados e as relações entre estas para conhecer as principais
tendências de pesquisa de carnes cultivadas (VAN ECK; WALTMAN, 2020).

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

De um total de 102 artigos selecionados pela metodologia, 53 deles foram
desconsiderados da análise por possuírem número de citações inferior a 10. Dos
49 artigos restantes, os valores de índice InOrd variaram entre 38 e 289.
Considerou-se para o presente trabalho, os artigos com valores de InOrd iguais
ou maiores de 65 para obtenção do portfólio mais relevante acerca do tema
resultando nos 20 artigos mostrados no Quadro 1.
Os cinco primeiros artigos com maior índice InOrd fornecem um panorama
geral sobre os principais temas envolvendo as carnes in vitro, trazendo noções
a respeito das técnicas de produção e processamento, os impactos gerados no
meio ambiente, saúde humana e bem estar animal pela produção de carne
convencional, mostram as perspectivas das cadeias produtivas de alimentos
para os próximos anos, quais os principais alimentos substitutos à carne
existentes no mercado e apontam possíveis direcionamentos para assegurar
alimentos suficientes a população no futuro (GODFRAY et al., 2018;
MACHOVINA; FEELEY; RIPPLE, 2015; POST, 2012; VAN VUUREN et al.,
2018). Além disso, os autores Smetana et al. (2015) trazem dados comparativos
de Análise de Ciclo de Vida dos principais substitutos a carne existentes no
mercado e incluem as carnes cultivadas em laboratório em seu estudo,
fornecendo informações relevantes no que diz respeito, principalmente, a
quantidade de energia dispendidapor este tipo de tecnologia.
Dentre os demais artigos, pelo menos 7 deles fornecem discussões
técnicas importantes, como por exemplo, qual o melhor tipo de célula a ser
cultivado e a melhor fonte, abordam as diferentes técnicas de produção e quais
fatores influenciam na escolha do melhor meio de cultivo e scaffolds, investigam
quais biorreatores seriam os mais adequados para o processamento e os

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desafios a serem ultrapassados neste sentido. As questões sociais, éticas,
políticas e regulamentárias, a aceitação do mercado perante um produto
considerado artificial e quais seriam as melhores estratégias para garantir que a
população altere seus hábitos de consumo ou reduza o consumo de carne
convencional também são abordados por alguns autores.

Quadro 1 – Ranking de artigos com maior impacto obtido através da metodologia Methodi
Ordinatio
Título Referência Abordagem do artigo InOrdi
natio
(α = 5)
Cultured meat from stem
cells: Challenges and
prospects
(POST,
2012)
Alternativas à carne convencional e
técnicas de produção de carne in vitro
289
Meat consumption,
health, and the
environment
(CHARLES
J.
GODFRAY
et al., 2018)
Impactos gerados no meio ambiente e
na saúde humana, principais fatores
que influenciam o consumo de carne e
perspectivas de mudanças nas dietas
246
Biodiversity conservation:
The key is reducing meat
consumption
(MACHOVIN
A; FEELEY;
RIPPLE,
2015)
Impactos ambientais e na saúde
humana gerados pelo aumento das
atividades de pecuária e aponta
possíveis soluções para o futuro
240
Alternative pathways to
the 1.5 °c target reduce
the need for negative
emission technologies
(VAN
VUUREN et
al., 2018)
Investigação de possíveis alternativas
para redução da temperatura global,
incluindo mudanças na dieta da
população
203
Meat alternatives: life
cycle assessment of most
known meat substitutes
(SMETANA
et al., 2015)
Análises de Ciclo de Vida dos
principais substitutos das carnes
convencionais e comparação entre
elas
158
Anticipatory Life Cycle
Analysis of In Vitro
Biomass Cultivation for
Cultured Meat Production
in the United States
(MATTICK et
al., 2015)
Análise de Ciclo de Vida estimada das
carnes cultivadas em laboratório nos
Estados Unidos comparada às carnes
convencionais
137
Bringing cultured meat to
market: Technical, socio-
political, and regulatory
challenges in cellular
agriculture
(STEPHENS
et al., 2018)
Definição de termos e exposição dos
potenciais benefícios das carnes
cultivadas, principais desafios técnicos
e aspectos sociais, políticos e
regulatórios para sua comercialização
133
The future of food —
Scenarios and the effect
(ODEGARD;
VAN DER
VOET, 2014)
Análise de possíveis cenários
referentes ao estilo de vida e hábitos
de consumo da população e
estimativa dos efeitos a longo prazo.
119

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on natural resource use in
agriculture in 2050
Sugere oportunidades para os
sistemas de produção de alimentos
Cultured beef: Medical
technology to produce
food
(POST,
2014)
Descrição da produção do primeiro
hambúrguer por agricultura celular e
perspectivas futuras
117
Is in vitro meat the
solution for the future?
(HOCQUETT
E, 2016)
Discussão sobre a aceitação das
carnes cultivadas em laboratório pelo
mercado, os limites técnicos, questões
éticas e sociais e perspectivas futuras
113
Meat analogues: Health
promising sustainable
meat substitutes
(KUMAR et
al., 2017)
Análise dos principais ingredientes
utilizados para produção de carnes
alternativas baseadas em plantas
110
In vitro meat production:
Challenges and benefits
over conventional meat
production
(BHAT;
KUMAR;
FAYAZ,
2015)
Histórico das carnes in vitro, fatores
benéficos ao meio ambiente e a saúde
e os principais desafios técnicos
109
What is artificial meat and
what does it mean for the
future of the meat
industry?
(BONNY et
al., 2015)
Diferenciação entre carnes cultivadas
e modificadas e outros substitutos.
Discussão sobre os aspectos de
sustentabilidade, saúde e segurança,
aceitação do mercado e bem-estar
animal
96
Cultured meat from
muscle stem cells: A
review of challenges and
prospects
(KADIM et
al., 2015)
Descrição das técnicas de produção e
dos principais fatores envolvidos: tipos
de células, cultura de tecidos, valor
nutricional e bioprocessamento
90
The significance of
sensory appeal for
reduced meat
consumption
(TUCKER,
2014)
Avaliação da percepção dos
consumidores referente às diferentes
proteínas alternativas disponíveis no
mercado
88
When too much isn't
enough: Does current
food production meet
global nutritional needs?
(BAHADUR
KC et al.,
2018)
Evidencia a discrepância entre as
necessidades nutricionais da
população e a cadeia produtiva de
alimentos e aponta possíveis soluções
para o futuro
85
The food systems in the
era of the coronavirus
(CoVID-19) pandemic
crisis
(GALANAKI
S, 2020)
Análise atual sobre os sistemas de
alimentação, aborda aspectos
relacionados à segurança alimentar e
a importância da sustentabilidade para
as cadeias produtivas do futuro
74
Opportunities for applying
biomedical production
and manufacturing
methods to the
development of the clean
meat industry
(SPECHT et
al., 2018)
Aborda as principais oportunidades de
desenvolvimento da indústria da
“carne limpa” e aponta possíveis
direcionamentos para tornar o produto
viável
71

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Meat alternatives: an
integrative comparison
(VAN DER
WEELE et
al., 2019)
Estudo comparativo entre as principais
alternativas existentes à carne
convencional
69
Structuring processes for
meat analogues
(DEKKERS;
BOOM; VAN
DER GOOT,
2018)
Aborda diferentes tipos de
processamento para a indústria das
carnes alternativas
66
Fonte: Autoria própria (2020)

A análise de tendência foi realizada pela construção de um mapa de co-
ocorrência com contagem completa (Figura 2) onde foi estabelecido um número
mínimo de 3 ocorrências de cada palavra-chave, resultando em 18 palavras-
chave recorrentes de um total de 265. Observa-se uma maior recorrência do
termo “cultured meat”, o qual tem sido utilizado amplamente para caracterizar os
estudos de carnes produzidas a partir de células, estando relacionado a outros
três termos: “in vitro meat”, “artificial meat” e “clean meat”. Por se tratar de um
campo de pesquisa relativamente novo, ainda não há um consenso com relação
a nomenclatura, portanto é comum encontrarmos diferentes nomenclaturas para
o mesmo tema.
O termo “clean meat” é relacionado ao termo “cultured meat” através de
“meat alternatives”. Também se verifica a presença de termos como “cell culture”
e “cellular agriculture”, algumas das principais tecnologias empregadas em
pesquisas de carnes em laboratório, já empregadas em terapia celular, por
exemplo. Em vermelho temos as palavras “environment”, “animal welfare”,
“consumer” e “sustainability”, mostrando a importância do consumidor e alguns
dos motivos pelos quais dietas alternativas ou substitutos a proteínas animais
são procurados. Por último, é importante citar o termo “innovation”, evidenciando
a originalidade e a busca por desenvolvimento deste campo para que as “carnes
limpas” sejam trazidas às cadeias produtivas de alimentos.

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11Figura 2 – Mapa de redes obtido através do software VOSviewer contendo as principais
palavras-chaves relacionadas à produção in vitro de carne e suas recorrências

Fonte: Autoria própria (2020)

3.1 Produção de “carne limpa”

Em seu artigo de revisão, considerado o mais relevante sobre o tema,
Post (2012) é pioneiro ao tratar das principais técnicas de produção e na
descrição dos desafios e perspectivas futuras sobre as carnes in vitro. As
tecnologias descritas por ele envolvem os processos de isolamento e
identificação das células-tronco, o cultivo das células in vitro e o uso de técnicas
da engenharia de tecidos, utilizadas até os dias atuais.
O tipo de célula mais promissor para a produção de carnes in vitro são as
células miosatélites (ou miócitos), principais células-tronco musculares,
responsáveis por regenerar o músculo após um trauma (POST, 2012). As
células-tronco embrionárias animais e as células-tronco pluripotentes induzidas
(iPS), as quais podem se diferenciar em praticamente qualquer tecido, também
podem ser utilizadas sendo ainda necessário otimizar a sua capacidade de
proliferação e desenvolver métodos que guiem satisfatoriamente estas células a

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produzirem as células miosatélites para que sejam aplicadas (KADIM et al.,
2015).

Figura 3 – Esquema da sequência de etapas genéricas para a produção de carne in vitro

Fonte: Adaptado de (KADIM et al., 2015)
Amostra de músculo retirada de um
animal
Separação das células-tronco dos
demais componentes do músculo
Células miosatélites (miócitos) são
induzidas a crescer e proliferar

Formação contínua de miotubos a
partir da união de miócitos
Diferenciação dos miotubos para
formação de fibras musculares
Assegurar o crescimento contínuo do
sistema e operação comercialmente
viável
Processar o produto resultante em
um produto que mimetiza a carne
Uso de “scaffolds” ou suportes
facilitam a formação dos miotubos
Introdução de outros componentes
encontrados “in vivo” como os
adipócitos

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Independente da origem das células, a engenharia de tecidos busca
mimetizar as condições de formação do tecido muscular animal através de
células especializadas (neste caso, os miócitos) as quais, em condições
naturais, se diferenciam e proliferam formando os miotubos que darão origem às
fibras musculares (Figura 3) (STEPHENS et al., 2018). Porém, para satisfazer a
réplica das carnes convencionais em sua totalidade, é necessário que a carne in
vitro seja composta por diferentes tipos de células, não só células musculares,
já que a carne é formada por uma série de componentes como ossos, tecidos
conjuntivos, gordura, proteínas, vasos sanguíneos e nervos, além dos nutrientes,
como vitaminas e minerais (HOCQUETTE, 2016).
Ao cultivar adipócitos (células de gordura) junto aos miócitos, por
exemplo, é possível melhorar as características de textura e sabor de uma carne
cultivada aumentando a sua porcentagem de gordura. É possível também
cultivar as células-tronco dos fibroblastos que irão organizar as fibras colágenas
entre as fibras musculares, conferindo propriedades de tensão no tecido
muscular formado (KADIM et al., 2015).
Além disso, é fundamental que seja fornecido um “scaffold”, ou seja, uma
estrutura que suporte as células permitindo que a diferenciação do tecido
muscular ocorra em seus poros. Desta forma, o produto final adquire uma
heterogeneidade espacial tridimensional parecida com a estrutura natural da
carne. Atualmente, na engenharia de tecidos, é possível obter somente uma
camada fina de tecido quando se cultivam células em laboratório (SPECHT et
al., 2018).

3.2 Aspectos e desafios técnicos

Embora uma grande quantidade de estudos tenha sido conduzida nos
últimos dez anos e sejam observados avanços com relação ao tema nos anos
recentes, ainda há uma série de entraves em relação aos aspectos técnicos da
produção. Os principais fatores ainda em discussão são as fontes de células, o
uso de materiais sintéticos ou derivados de animais para o meio de cultura e

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para o “scaffold” e qual a melhor técnica de produção e de aplicação destes, e o
bioprocessamento.

3.2.1 Fonte das células

Ainda não se chegou a um consenso sobre qual é o tipo de célula mais
adequado para ser utilizado na produção de carne in vitro, tendo em vista os
obstáculos encontrados nas técnicas conhecidas (KADIM et al., 2015). Ao isolar
uma célula primária a partir do músculo de um organismo vivo, embora seja a
forma mais simplificada de se obter células musculares, não se pode atestar a
homogeneidade e estimar a quantidade de células coletadas, o que pode induzir
uma alta variabilidade ao tecido originado a partir destas. Além disso, há um alto
risco de contaminação durante as etapas de isolamento e a necessidade da
coleta de células primárias a partir de tecido vivo aumentaria a variabilidade do
processo (STEPHENS et al., 2018).
Autores como Specht et al. (2018) apontam que para que seja vantajoso
do ponto de vista industrial, o cultivo de tecidos deve ser feito através do cultivo
de linhagens de células de maneira contínua. As técnicas de produção podem
ser via indução (química ou através de engenharia genética) ou por seleção de
mutações espontâneas das células que expressem imortalidade. O processo
deve se assemelhar ao existente em cervejarias, por exemplo, no qual as
culturas podem ser empregadas continuamente por várias gerações e depois
serem reiniciadas com estoques congelados. Mas ainda há de se ter cautela
principalmente porque nem sempre essas células expressarão as características
esperadas de acordo com a célula primária (STEPHENS et al., 2018).

3.2.2 Meio de cultura

Para que um meio de cultura seja eficiente, é necessário que ele seja
acessível e possua uma série de componentes em sua formulação, como
nutrientes (carboidratos, aminoácidos, vitaminas, etc), hormônios (insulina,
hormônios de crescimento, etc) e fatores de crescimento, para garantir o

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crescimento, a proliferação e a diferenciação das células musculares (KADIM et
al., 2015). Nos últimos anos, diferentes derivados de animais como soro fetal de
bezerro, soro de cavalo ou extrato de embrião de frango são comumente
empregados em algumas etapas do cultivo de células-tronco (BONNY et al.,
2015).
Neste sentido, meios sintéticos têm sido produzidos a partir de plantas,
fungos ou microalgas, pois as carnes in vitro só poderão ser consumidas caso o
meio de cultivo for comprovadamente seguro e constituído por componentes
estéreis e conhecidos. Ainda não se pode assegurar que estes meios possuam
a mesma eficiência que meios constituídos por soros animais, portanto,
progressos terão que ser obtidos neste aspecto (HOCQUETTE, 2016).
O alto custo de obtenção dos componentes e a elevada quantidade
requerida para produção industrial de “carne limpa” permanecem sendo grandes
questões a serem ultrapassadas. Os autores Specht et al. (2018) sugerem
modificações genéticas como forma de aumentar a estabilidade de fatores de
crescimento já existentes ou ainda a criação de bibliotecas de pequenas
moléculas que mimetizam a atividade destes, descartando a necessidade de
produzi-losa partir de tecnologia recombinante, o que encareceria o processo.

3.2.3 “Scaffolds” livres de componentes animais

A estrutura tridimensional das carnes in vitro, semelhante à carne
convencional, pode ser fornecida através do uso de um scaffold (ou suporte).
Estes suportes permitem o crescimento e a organização de múltiplas células e a
perfusão do meio de cultura através deles para produção de um tecido mais
especializado (SPECHT et al., 2018). Os scaffolds atuam fornecendo pontos de
ancoragem para que as células se alinhem e criem tensão entre elas através da
síntese de proteínas contráteis, gerando mais tensão no tecido obtido
(HOCQUETTE, 2016).
Para ser aplicado na produção de carnes in vitro, no entanto, é desejável
que o material do scaffold seja comestível, dissolvido ou degradado antes do
consumo, ou ser facilmente removido após o processo de produção (MATTICK

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et al., 2015). No geral, as células miogênicas se desenvolvem melhor em
suportes feitos de colágeno, justamente porque esses materiais se assemelham
mais com o ambiente fisiológico das células. Porém, até então, o produto obtido
utilizando o colágeno como suporte possui apenas uma fina camada de miócitos,
com espessura em torno de 100-200 µm (KADIM et al., 2015).
Os hidrogéis sintéticos são uma das alternativas mais promissoras ao uso
de fontes derivadas de animais, uma vez que tem baixo custo e podem ser
ajustados de forma a atender as especificidades da produção de “carne limpa”
(SPECHT et al., 2018). Além destes, pesquisadores já provaram a possibilidade
de se cultivar células musculares em suspensão formada por microesferas a
base de amido, atendendo a importantes requisitos: ser um ingrediente de baixo
custo e amplamente encontrado na natureza, além de ser facilmente digerido
(MATTICK et al., 2015). Outra tecnologia promissora, é a criação de redes
canalizadas através de impressão 3D que produz estruturas semelhantes aos
vasos sanguíneos existentes no tecido muscular natural, com a possibilidade de
passar por perfusão capazes de sustentar culturas por até seis semanas
(STEPHENS et al., 2018).

3.2.4 Bioprocessamento

Para a produção da carne in vitro em larga escala as fibras musculares
obtidas a partir de uma única célula-tronco devem ser cultivadas em um
biorreator, o qual deve possuir elevado volume e condições operacionais
complexas para proporcionar estímulos adequados resultando no correto
desenvolvimento das fibras, além de prevenir os riscos de contaminação
(DEKKERS; BOOM; VAN DER GOOT, 2018).
Embora biorreatores na ordem de 2000 litros sejam comumente utilizados
na indústria, estima-se que para produção de 1 kg de “carne limpa” seja
requerido um volume de aproximadamente 5000 litros (STEPHENS et al., 2018).
Alguns autores afirmam que, apesar de necessitar de um grande volume, a
produção da carne in vitro não requereria um espaço tão amplo quando
comparado, por exemplo, à quantidade de terra demandada pelas atividades

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agropecuárias, além das instalações poderem ser construídas verticalmente
(BHAT; KUMAR; FAYAZ, 2015). Em contrapartida, estima-se que com relação
ao consumo de energia, o processamento das carnes in vitro requer quantidades
maiores de energia se comparada a produção de carnes convencionais, o que
representa um desafio para o desenvolvimento das instalações (MATTICK et al.,
2015).
Com relação a complexidade, os biorreatores para produção de carne in
vitro devem possuir sistemas de perfusão sofisticados que facilitem o fluxo de
nutrientes através dos poros dos scaffolds, demandar pouca manutenção,
oferecer um alto rendimento, serem altamente automatizados e com controle em
tempo real das variáveis do processo, possuir sistema de filtração e reciclos e
operar em sistema fechado (SPECHT et al., 2018),
A Figura 4 mostra uma possível configuração para um sistema de
produção da “carne limpa”. No primeiro estágio, as células são inoculadas no
reator A onde ocorre a proliferação celular (aumento de densidade e de massa
das células). Já no segundo estágio (reator B), as células são colocadas sob um
scaffold permitindo a diferenciação celular nos tipos finais de células (SPECHT
et al., 2018).

Figura 4 – Fluxograma esquemático de um projeto de reatores proposto para a
produção de “carne limpa”

Fonte: (SPECHT et al., 2018)

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3.3 A “carne limpa” é realmente a saída?

A produção de produtos cárneos tende a aumentar impulsionada pela
tendência crescente de consumo esperada para os próximos anos, com isto, os
recursos disponíveis para atender a essa demanda podem sofrer impactos.
Como consequência, as regulamentações ambientais se tornarão mais rígidas
fazendo com que o preço da carne aumente (BONNY et al., 2015). Ainda que o
custo seja um fator marcante na busca por novas alternativas de consumo,
pesquisas apontam que, no caso da carne, ao enfatizar os benefícios de uma
dieta mais equilibrada através da disseminação de informações, os
consumidores podem se tornar mais conscientes (TUCKER, 2014).
Contudo, ao se comparar os impactos ambientais gerados pela produção
de carnes convencionais, carnes in vitro e suas alternativas através de Análises
de Ciclo de Vida, os autores Smetana et al. (2015) concluíram que as carnes
cultivadas em laboratório geram maiores impactos relacionados ao uso de
recursos naturais, como água e solo. Também há preocupação com relação às
grandes quantidades de energia requeridas para a produção da carne limpa,
principalmente por conta das etapas de bioprocessamento e limpeza dos
biorreatores, conforme mencionado anteriormente.
No artigo de Mattick et al. (2015) os autores expõe a necessidade de uma
maior quantidade de energia para produção de carnes in vitro em comparação a
produção de carne de vaca, carne de porco e frango, por exemplo. Já com
relação às emissões de gases do efeito estufa, a produção de carnes in vitro só
fica abaixo das emissões geradas pela produção de carne de vaca, mas com
relação ao uso de terras, o uso e o potencial de eutrofização para produção de
carnes in vitro é o menor dentre as alternativas citadas.
Proteínas a base de plantas ou de insetos são apontadas como melhores
alternativas, já que, além dos fatores citados acima, podem ser produzidas mais
facilmente pelas indústrias e possuem barreiras mais brandas para
comercialização (BONNY et al., 2015). É importante se considerar também a

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aceitação do público, pois há a percepção das carnes in vitro como algo
“antinatural” por parte dos consumidores, fazendo com que outras alternativas
venham a frente na escolha do melhor substituto às carnes convencionais
(BHAT; KUMAR; FAYAZ, 2015).

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao propor um ranking dos artigos de maior impacto para o
desenvolvimento da presente revisão a metodologia Methodi Ordinatio se mostra
uma ferramenta muito significante pois tornou possível a construção de um artigo
de revisão com uma visão abrangente acerca das carnes cultivadas em
laboratório e seus desdobramentos. É possível constatar que os pesquisadores
possuem visões por vezes contraditórias no que diz respeito a viabilidade do
cultivo de células musculares para a produção de carne in vitro e não se tem um
consenso sobre qual é o caminho mais adequadoa se percorrer daqui para
frente.
Nossa sociedade enfrenta atualmente inúmeros desafios no que diz
respeito a necessidade de buscar por métodos mais sustentáveis de produção e
de consumo enquanto devemos continuar alimentando a crescente população
de maneira saudável e segura. Isto permite o surgimento de campos variados de
estudo buscando alcançar objetivos similares. Neste contexto, as carnes in vitro
em conjunto com as demais alternativas à carne convencional devem ser vistas
como aliadas na construção de uma nova percepção de qualidade de vida.
As carnes in vitro se mostram de fato uma verdadeira revolução de
pensamento e uma grande promessa para o futuro. Por se tratar de um campo
de estudo relativamente novo e possuir numerosos entraves para seu completo
desenvolvimento, tanto nas áreas técnicas quanto sociais e éticas, possibilita
que muitas pesquisas sejam desenvolvidas a partir do que já é conhecido e
praticado nestas diferentes áreas.
Do ponto de vista técnico o presente estudo aponta para a necessidade
de ampliar as pesquisas com a finalidade de otimização dos processos
existentes e desenvolvimento de novos processos mais baratos, eficientes, com

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menor volume de trabalho, menor tempo de produção e, principalmente, com
uso de água e energia reduzidos ou reaproveitados além de redução na
quantidade de resíduos oriundos do processo. O que sugere uma aproximação
benéfica entre a academia e as indústrias com o intuito de acelerar o
desenvolvimento destas tecnologias.
O objetivo, portanto, não se trata de tornar as carnes cultivadas a única
saída para resolução dos grandes problemas enfrentados pela sociedade atual,
mas sim, torna-la um produto de fácil acesso à população, atendendo ao paladar
ou à necessidade da substituição de produtos de origem animal por questões
pessoais ou religiosas e, mais amplamente, contemplar com o produto obtido as
questões relacionadas ao uso de recursos finitos, impacto ambiental e a
produção de alimentos de qualidade em escala ampliada.

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Enviado em: 25 nov. 2020
Aceito em: 18 jan. 2021

Editores responsáveis: Bianca Neves Machado / Mateus das Neves Gomes